一种临近空间中气溶胶的收集装置

摘要

本发明公开了一种临近空间中气溶胶的收集装置，包括依次连通的进气管、气体流量计、分子泵和隔膜泵；所述进气管远离所述气体流量计的一端设置有进气口，所述隔膜泵远离所述分子泵的一端设置有出气口；所述流量计、所述分子泵、所述隔膜泵和电池分别与电控系统电连接；所述进气管内沿轴向依次设置有滤膜和支撑网，且所述支撑网较所述滤膜靠近所述气体流量计。本发明的临近空间中气溶胶的收集装置实现了临近空间中气溶胶的有效收集，方便了对临近空间中的气溶胶进行系统研究。

说明书

技术领域

本发明涉及环保监测仪器技术领域，特别是涉及一种临近空间中气溶胶的收集装置。

背景技术

气溶胶除了造成环境污染，还会影响到地球的气候，一方面气溶胶粒子可以直接吸收或散射太阳短波辐射；另外一方面气溶胶粒子可以通过改变或影响云的特性，比如形状寿命原谅等来间接影响太阳短波辐射和地球长波辐射。气溶胶的颗粒形状多种多样，大小千差万别，形成机制和化学性质各不相同，而且由于气溶胶的生命周期很短，临近空间气溶胶的寿命一般只有几天到几几周。然而受技术限制，对于气溶胶有效收集的研究目前只停留在地表，地表气溶胶的收集装置采用无刷电机以密闭方式连接过滤膜来收集气溶胶，为了有效收集气溶胶过滤膜非常致密，在收集过程中膜前后需要较高的气压差，然而临近空间空气稀薄，无刷电机不能产生足够的气压差来收集气溶胶，故用于地表气溶胶的收集装置不能够适用于临近空间中气溶胶的收集。对于临近空间中的气溶胶目前还主要停留在观测等手段，缺乏收集后的系统研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种临近空间中气溶胶的收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现临近空间中气溶胶的有效收集，以方便对临近空间中的气溶胶进行系统研究。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种临近空间中气溶胶的收集装置，包括依次连通的进气管、气体流量计、分子泵和隔膜泵；所述进气管远离所述气体流量计的一端设置有进气口，所述隔膜泵远离所述分子泵的一端设置有出气口；所述流量计、所述分子泵、所述隔膜泵和电池分别与电控系统电连接；所述进气管内沿轴向依次设置有滤膜和支撑网，且所述支撑网较所述滤膜靠近所述气体流量计。

优选的，所述气体流量计包括第一连接管，所述第一连接管内设置有与所述第一连接管同轴的阻隔板，所述阻隔板的中心设置有通气孔，所述通气孔上设置有温度传感器，所述第一连接管内还设置有分别位于所述阻隔板两侧的第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和所述第二气压传感器分别与所述第一连接管的内壁固连。

优选的，所述滤膜的周边和所述支撑网的周边分别与所述进气管的内壁密封连接；所述滤膜和所述支撑网分别与所述进气管同轴。

优选的，所述进气管上设置有凸起部，所述凸起部的内径大于所述连接管其它位置的内径，所述滤膜和所述支撑网均设置在所述凸起部。

优选的，所述分子泵通过第二连接管与所述隔膜泵连通。

优选的，临近空间中气溶胶的收集装置整体放置在浮空器平台上，所述浮空器平台与所述电控系统电连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的临近空间中气溶胶的收集装置实现了临近空间中气溶胶的有效收集，方便了对临近空间中的气溶胶进行系统研究。本发明临近空间中气溶胶的收集装置中设置有分子泵和隔膜泵，能够在不同气压范围下对气溶胶进行收集作业，当气压小于10Pa的时候只启动分子泵进行气溶胶收集作业，当气压在10Pa～1kPa范围内现启动隔膜泵然后启动分子泵进行气溶胶收集作业，当气压大于1kPa只启动隔膜泵进行气溶胶收集作业；电控系统与浮空器平台相连一方面控制工作状态，另外一方面将流量数据传送回地面，与此同时电控系统具有数据存储功能可以将工作状态信息保存下来，此外电控系统具有电源处理功能，可以将电池电压不稳定的输入转换成电子元器件和泵使用的稳定输出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明临近空间中气溶胶的收集装置的结构示意图；

图2为本发明临近空间中气溶胶的收集装置中滤膜的结构示意图；

图3为本发明临近空间中气溶胶的收集装置中支撑网的结构示意图；

图4为本发明临近空间中气溶胶的收集装置的结构框图；

其中：1、滤膜；2、支撑网；3、气体流量计；301、第一气压传感器；302、温度传感器；303、阻隔板；304、第二气压传感器；305、第一连接管；4、分子泵；5、隔膜泵；6、电池；7、电控系统；8、浮空器平台；9、进气口；10、进气管；11、第二连接管；12、出气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种临近空间中气溶胶的收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现临近空间中气溶胶的有效收集，以方便对临近空间中的气溶胶进行系统研究。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图4所示：本实施例提供了一种临近空间中气溶胶的收集装置，包括依次连通的进气管10、气体流量计3、分子泵4和隔膜泵5；进气管10远离气体流量计3的一端设置有进气口9，隔膜泵5远离分子泵4的一端设置有出气口12，分子泵4通过第二连接管11与隔膜泵5连通。

其中，进气管10内沿轴向依次设置有滤膜1和支撑网2，且支撑网2较滤膜1靠近气体流量计3。滤膜1的周边和支撑网2的周边分别与进气管10的内壁密封连接；滤膜1和支撑网2分别与进气管10同轴。进气管10上设置有凸起部，凸起部的内径大于连接管其它位置的内径，滤膜1和支撑网2均设置在凸起部。凸起部的内径先增大后减小，以实现与连接管其它部位的连接，凸起部的侧壁的轴向截面呈V形，如此设置一方面能够使得凸起部对滤膜1和支撑网2进行限位，防止滤膜1和支撑网2脱落，另一方面，也提高了滤膜1的过滤面积，提高了过滤效果。滤膜1采用孔径0.22微米石英膜，石英滤膜1具有很好的透气性，在滤膜1前后具有较小压差的情况下即可完成气溶胶收集任务；由于石英滤膜1强度较差，在滤膜1下放装配一个不锈钢的支撑网2，防止滤膜1被吸进泵中。

气体流量计3包括第一连接管305，第一连接管305内设置有与第一连接管305同轴的阻隔板303，阻隔板303的中心设置有通气孔，通气孔上设置有温度传感器302，第一连接管305内还设置有分别位于阻隔板303两侧的第一气压传感器301和第二气压传感器304，第一气压传感器301和第二气压传感器304分别与第一连接管305的内壁固连。气体流量计3采用孔板原理，即在第一连接管305的中部设置阻隔板303，阻隔板303上有一个小于第一连接管305的内径的通气孔，根据孔板流量计原理可以检测通过阻隔板303的气体流量，第一气压传感器301和第二气压传感器304采用量程为101Kpa～0.01Kpa范围内的绝压气压变送器以适应临近空间的气压范围，温度传感器302采用pt100以适应临近空间的温度范围，阻隔板303为圆形其直径为d，阻隔板处温度为T，孔板前后的气压分别为P

本实施例临近空间中气溶胶的收集装置整体放置在浮空器平台8上，气体流量计3、分子泵4、隔膜泵5、电池6和浮空器平台8分别与电控系统7电连接。分子泵4分前后级，前级通过第二连接管11与隔膜泵5密封相连，后级与气体流量计3相连，由于临近空间气压随高度不同气压变化很大，隔膜泵5和分子泵4的串联可以实现对不同气压范围气溶胶的收集作业。当气压小于10Pa的时候可以直接启动分子泵4进行气溶胶收集作业，当气压在10Pa～1kPa范围内现启动隔膜泵5然后启动分子泵4进行气溶胶收集作业，当气压大于1kPa只启动隔膜泵5进行气溶胶收集作业；该装置需要配备电池6工作，该电池6采用33V～19V的锂电池6，经过电控系统7处理后供分子泵4和隔膜泵5使用；分子泵4和隔膜泵5通过电源线与电控系统7相连，第一气压传感器301、第二气压传感器304和温度传感器302通过信号线与电控系统7相连，电控系统7通过电源线与电池6相连，然后通过数据和命令线与浮空器平台8相连，与浮空器平台8相连一方面控制工作状态，另外一方面将流量数据传送回地面，与此同时电控系统7具有数据存储功能可以将工作状态信息保存下来，此外电控系统7具有电源处理功能，可以将电池6电压不稳定的输入转换成电子元器件和泵使用的稳定输出。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。